Revealing the microstructure of sodium-montmorillonite aqueous suspensions
几何非等轴（2D）钠-蒙脱石（Na-Mt）颗粒的水悬浮液在非常低的固体浓度下显示溶胶-凝胶转变。自欧文·朗缪尔（Irving Langmuir）以来，凝胶的潜在微观结构一直是争论的焦点。一个现场调查涵盖的长度尺度远大于单个颗粒需要提供支持的两个模型中提出的文献中的一个：1）一个由血小板之间的静电吸引力，和2）一个堵塞的悬浮液稳定的颗粒之间的排斥静电力。我们解决这一争论，通过全面探测的微观结构的Na-Mt悬浮液使用超小角中子/X射线散射，发现它是有序的，并包含至少一个数量级大于单个粒子的实体。互补的冷冻电子显微镜显示具有较强的粒子-粒子有序和区域的粒子-粒子聚集域的存在。这些数据表明：1）存在非对称域，这反驳了纯粹的吸引性质; 2）粒子的组装，这反驳了纯粹的排斥性质。Na-Mt凝胶似乎具有吸引域和排斥域的混合微结构。
2022-04-04 cond-mat.soft
Characterization of MIPS in a suspension of repulsive Active Brownian Particles through dynamical features
二维主动布朗粒子系统是指由硬盘组成，显示排除体积相互作用，通常通过分子动力学使用纯排斥势模拟。我们表明，所选择的潜在的软度起着一定的作用，在模拟的结果，重点是运动诱导相分离的出现的情况下。在没有平移扩散的纯硬球系统中，相图应该完全由它们的密度和Péclet数决定。然而，我们已经发现了两个额外的影响，我们模拟的ABP模型中的相图：相对强度的translational扩散相比，推进项和粒子的重叠。正如我们所示，第二种效应可以大大减轻，如果我们使用，而不是标准的Weeks-Chandler- Andersen势，一个更硬的，伪硬球势。此外，在确定我们的相空间的边界，我们已经尝试了不同的方法来检测MIPS，并得出结论，观察动力学特征，通过非高斯参数，是更有效的比观察结构的，通过局部密度分布函数。我们还表明，Vogel-Fulcher方程成功地再现了衰减的扩散作为密度的函数，除了非常高的密度的情况下。因此，ABP系统在这方面的表现类似于易碎玻璃。
2021-04-26 cond-mat.soft
Hydrodynamic simulations of sedimenting dilute particle suspensions under repulsive DLVO interactions
我们提出的指导方针，以估计静电斥力在沉降稀颗粒悬浮液的效果。我们的结果是基于结合朗之万动力学和格子玻尔兹曼模拟的范围内的粒子半径，德拜长度和粒子浓度。它们显示了浓度依赖性沉降速度的斜率$K$与通过平均颗粒-颗粒距离归一化的静电排斥的范围$χ$之间的简单关系。当$χ\to 0$时，粒子彼此距离太远，不能如Batchelor理论所预测的那样与$K=6.55$静电相互作用。随着$χ$增加，$K$同样增加，好像颗粒半径与$χ$成比例地增加，直到在$χ=0.4$附近达到最大值。在范围$χ=0.4-1$，$K$指数松弛到浓度依赖性常数与已知的有序粒子分布的结果一致。同时，径向分布函数从无序的类气体形式过渡到类液体形式。与浓度依赖性沉降速度的幂律拟合类似地产生作为$χ= 0.6$的函数的指数的简单主曲线，其中从1到1/3的阶梯状过渡以$χ= 0.6$为中心。
2022-02-25 cond-mat.soft physics.chem-ph physics.flu-dyn
Alternating strings and clusters in suspensions of charged colloids
我们报告的形成交替字符串和集群在一个二元悬浮液的排斥带电胶体与双层大于颗粒尺寸。在一个二进制电池模型，我们包括多体和电荷调节效应的假设下，一个恒定的表面电位，并考虑其影响的两粒子相互作用的潜力。我们发现，诱导偶极子接近电荷反转状态的形成可以解释这些结构的形成。最后，我们将触及哑铃和小集团在一个单组分系统，其中有效的静电相互作用总是排斥的形成。
2016-08-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Dipolophoresis in concentrated suspensions of ideally polarizable spheres
利用大规模数值模拟方法，分析了在非线性电动现象影响下，理想极化球形颗粒在浓悬浮液中的动力学行为。粒子被假定为不携带净电荷，并被认为经历介电泳和诱导电荷电泳的组合，称为偶极电泳。已知混沌运动和由此产生的流体动力学扩散由诱导电荷电泳驱动，诱导电荷电泳主导介电电泳。高达体积分数$ϕ\approx 35\%$，颗粒动力学似乎是阻碍了排除体积与浓度的相互作用的大小的增加。然而，一个非平凡的悬浮液行为中观察到的集中制度，其中的流体动力学扩散率开始增加与体积分数在$ϕ\approx 35\%$达到局部最大值之前，然后急剧下降，接近随机紧密堆积。类似的非平凡的行为中观察到的流体动力学扩散的非平凡行为的体积分数周围的粒子速度和数量密度波动。我们解释这些非平凡的行为作为一个结果的粒子接触，这是相关的粒子配对的主导机制。根据接触的性质，颗粒接触被分为吸引和排斥两类，特别地，强排斥接触在$ϕ> 20\%$处变得占主导地位。此外，这种转变是可见的对分布函数，这也揭示了在集中制度的悬浮液微观结构的变化。看来，强大的和大规模的排斥接触，沿垂直于电场的方向，促进非平凡的悬浮液中观察到的集中制度的行为。
2019-07-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Precursor-mediated crystallization process in suspensions of hard spheres
我们报告了硬球晶体成核的大规模计算机模拟研究。通过结合实际和倒易空间数据的分析，支持一个两步结晶过程的图片：第一致密，无定形簇的形式，然后作为前体的有序微晶的成核。这种结晶过程以前曾在通过具有吸引力和排斥力的电势相互作用的系统中观察到，最突出的是在蛋白质溶液中。在这种情况下，效果已被归因于亚稳态流体-流体分层的存在。然而，我们的模拟表明，一个纯粹的排斥系统（没有亚稳态流体-流体共存）通过相同的机制结晶。
2010-03-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Discontinuous Shear Thickening in Brownian Suspensions By Dynamic Simulation
动态颗粒尺度的数值模拟被用来表明，在致密的胶体或布朗悬浮液中观察到的剪切增稠与在非胶体悬浮液中观察到的剪切增稠具有相似的性质，即，从润滑的近接触颗粒流到润滑的颗粒接触网络流的应力诱导转变。突然（或不连续）剪切增稠被认为是一个几何而不是流体动力学现象，它源于堵塞体积分数的悬浮颗粒之间的接触力的性质的强烈敏感性。在纯硬摩擦球的胶体悬浮液中获得的增稠在性质上与实验观察相似。然而，该协议不能仅用流体力学，摩擦接触和布朗力进行定量。因此，一个短程排斥势模仿的稳定化的实际悬浮液上的增稠的作用进行了研究。布朗力和排斥力对起始应力的影响可以以相加的方式组合。包括布朗力和稳定力的模拟显示出良好的协议与实验数据的粘度$η$和第二法向应力差$N_2$。
2015-12-03 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Emergence of Directed Motion in a Crowded Suspension of Overdamped Particles
本文通过数值模拟研究被动布朗粒子在高扩散、短程排斥粒子悬浮液中的运动，揭示中间时间尺度定向运动的涌现机制及其导致的 Einstein 关系失效与扩散率非单调增长。
2023-04-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Long-time relaxation dynamics in nematic and smectic liquid crystals of soft-repulsive colloidal rods
了解胶体悬浮液的弛豫动力学对于确定影响其组分流动性的元素，评估其在相关时间和长度尺度上的宏观响应，从而揭示其在配方工程中开发的基本原理至关重要。在这项工作中，我们专门评估的影响，长程有序的软排斥棒状颗粒，这是能够自组织成的近晶液晶相的悬浮液的弛豫动力学。通过进行动态蒙特卡罗模拟，我们分析了平移和取向顺序对棒沿背景相形态所施加的相关方向的扩散的影响。为了提供一个清晰的画面所产生的动力学，我们评估它们对温度的依赖性，这可以显着地确定系统弛豫的响应时间和杆的自扩散系数。范霍夫关联函数的计算使我们能够识别扩散速度明显快于平均值的棒的存在，并且其浓度可以通过适当的温度选择来精确地调节。
2021-10-04 cond-mat.soft
$K$-core analysis of shear-thickening suspensions
悬浮液的剪切增稠研究了离散粒子模拟，占流体动力学，排斥力和接触力。当施加的剪切应力$σ$能够克服排斥力时，包括摩擦力在内的接触力被激活。模拟方法捕获强连续和不连续的剪切增稠（CST和DST）的固体体积分数$0.54 \le ϕ\le 0.56$的范围内研究这里。这项工作提出了接触力网络的特点，在剪切下的悬浮开发。每个颗粒的摩擦接触$Z$的数量示出有一个一对一的关系与悬浮应力，和摩擦接触的简单渗流的条件被发现偏离强烈的随机网络模型。的应力被证明具有重要的相关性与拓扑不变度量的接触网络称为$k$ -核心;的$k$ -核心是最大的子图（“集群”），其中所有成员粒子有$k$或更多的摩擦接触到其他成员的同一子图。在固体体积分数为$ϕ\le 0.56$的情况下，本研究中仅发现了$k\le 3$。悬浮液的流变性和$k$ -核心之间的独特的关系被发现。一个是应力敏感性，定义为$\partial σ/\partial \dotγ$，其中$\dotγ$是剪切速率，被发现在$3$ -核心的起始条件下达到峰值，无论该系统是否表现出CST或DST。第二，在DST开始时，不同$k$的核内的每个颗粒的应力随着$k$的增加而急剧增加;在CST中，差异是轻微的。
2021-08-16 cond-mat.soft
Aggregation kinetics in a model colloidal suspension
我们提出了分子动力学模拟的聚集动力学的胶体悬浮液建模为一个高度不对称的二元混合物。从一个基本上不相关的胶体粒子的配置开始，系统通过凝聚-碎裂动力学松弛到具有指数尺寸分布的低维簇的结构化状态。结果表明，短程排斥相互作用可以单独产生所谓的集团相。对于本模型和其他更常见的胶体，所观察到的集群似乎是由熵胶体间的吸引力引起的平衡相波动。
2006-01-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Rheology of dense suspensions of elastic capsules: normal stresses, yield stress, jamming and confinement effects
我们研究了弹性胶囊的致密悬浮液的剪切流变学，以无聚集的红细胞作为生理相关的例子。粒子是非布朗运动的，并且仅通过流体动力学和短程排斥力相互作用。在悬浮液中的不同的应力机制的分析表明，粘度是由胶囊的剪切弹性，而排斥力是次要的。提供了高于临界体积分数的动态屈服应力的证据，并且与胶囊的弹性性质有关。剪切应力被发现遵循一个关键的干扰的情况下，是相当不敏感的翻滚到坦克踩踏过渡。颗粒压力和法向应力的差异显示出一定的敏感性的细胞的动态状态，并表现出特征缩放，以下的行为的一个单一的颗粒，在坦克踩踏制度。在有效介质模型方面的流体相的粘度的行为是合理的。此外，限制效应，这增加了整体的幅度和增强剪切变稀的粘度的作用，进行了讨论。
2014-05-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn physics.med-ph
Shear Thickening in Polymer Stabilized Colloidal Suspensions
本文采用作者提出的剪切增稠活化模型对空间稳定的胶体悬浮液进行了研究。当颗粒沿剪切悬浮液的压缩轴排列时，它们可以克服排斥相互作用并形成与剪切增稠相关的水簇。利用聚合物刷涂层和范德华吸引力的总相互作用潜力，活化模型的适用性示出的连续理论的有效范围内。为了与广泛的实验研究进行比较，其中一些参数是不可用的，剪切增稠的发生可以预测与模型参数的现实假设。
2012-07-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Dynamical clustering and phase separation in suspensions of self-propelled colloidal particles
我们研究了（准）二维胶体悬浮的自推进球形颗粒的实验和数值。这些颗粒是碳涂层的Janus颗粒，由于近临界水-卢剔啶混合物中的扩散泳动而被推进。在低密度，我们发现，驱动稳定小集群。在较高密度下，悬浮液经历相分离成大的团簇和稀气相。相同的定性行为中观察到的一个极小模型的排斥性自推进粒子缺乏任何对齐相互作用的模拟。观察到的行为是合理的动力学不稳定性，由于自陷的自推进粒子。
2013-05-17 cond-mat.soft
A Stability Diagram for Dense Suspensions of Model Colloidal Al2O3-Particles in Shear Flow
在Al2O3悬浮液中，取决于实验条件，可以发现非常不同的微观结构，包括流体状悬浮液、排斥结构和聚集微观结构。对于陶瓷的技术加工，微观结构的知识是重要的，因为它基本上决定了要生产的工件的稳定性。为了启发这个话题，我们调查这些悬浮液剪切模拟。我们观察到团簇形成在两个不同的长度尺度：最近邻的距离和系统大小的长度尺度。我们发现，聚类行为不依赖于观察的长度尺度。如果颗粒间的相互作用没有吸引力，则颗粒在剪切流中形成层。结果总结在稳定性图中。
2007-03-09 cond-mat.soft
First-order virial expansion of short-time diffusion and sedimentation coefficients of permeable particles suspensions
对于可渗透颗粒悬浮液，从理论上计算了短时平移和旋转自扩散系数，以及集体扩散和沉降系数。单个颗粒被建模为具有给定渗透率的均匀渗透球体，内部溶剂流动由Debye-Bueche-Brinkman方程描述。假设粒子通过其排除体积非流体动力学地相互作用。的体积分数的幂的输运性质的维里展开进行到两个粒子的水平。一阶维里系数对应于两体流体动力学相互作用的颗粒间距离的倒数幂级数展开进行评估具有非常高的精度。结果得到并讨论了一个广泛的范围内的比例，x，颗粒半径的水动力筛选长度内的可渗透的球体。结果表明，当x >= 10时，输运性质的维里系数可以用我们以前建立的多孔颗粒悬浮液有效粘度的流体动力学半径（环带）模型很好地近似。
2011-01-23 cond-mat.soft
Hyperuniform structures formed by shearing colloidal suspensions
在周期性剪切的悬浮液中，存在动态相变，其特征在于在颗粒轨迹可逆的吸收状态和轨迹混乱且扩散的活性状态之间的临界应变幅$γ_c$。“碰撞”粒子表面之间的排斥性非流体动力学相互作用被认为是这种时间反演对称性破缺的来源。一个简单的玩具模型称为随机组织定性地再现了这种转变的动力学特征。随机组织和其他吸收状态模型表现出超均匀性，在临界状态下，由结构因子$S(q \rightarrow 0) \sim q^α$和$α> 0$量化的长尺度上的密度波动受到强烈抑制。在这里，我们实验表明，在周期性剪切悬浮液中的颗粒组织成各向异性的短程秩序，但各向同性，长程超均匀秩序的振荡剪切振幅接近$γ_c$的结构。
2020-02-11 cond-mat.soft
Thinning or thickening? Multiple rheological regimes in dense suspensions of soft particles
稠密胶体和颗粒悬浮液的剪切流变学是强非线性的，因为这些材料表现出剪切变稀和剪切增稠，这取决于多个物理参数。我们数值研究了一个简单的模型的软排斥颗粒在大密度的流变学，并表明，非线性流动曲线，让人想起真实的悬浮液的实验可以得到。通过使用量纲分析和动力学理论的基本要素，我们合理化这些多个流变制度和解开的相对影响的热波动，玻璃和堵塞过渡，惯性和颗粒柔软的流动曲线。我们更具体地描述了剪切增稠制度，并表明，颗粒柔软度和屈服应力的出现在干扰过渡竞争与惯性效应负责所观察到的增稠行为。这使我们能够构建动态状态图，可用于分析实验。
2014-04-18 cond-mat.soft
Influence of solvent granularity on the effective interaction between charged colloidal suspensions
我们研究了溶剂粒度对两个带电胶体粒子之间的有效力的影响，通过计算机模拟的原始模型的强不对称电解质与明确添加硬球溶剂。除了分子振荡力几乎接触胶体所产生的溶剂和反离子分层，反离子被吸引到胶体表面的溶剂耗尽提供了一个简单的统计描述的水合作用。这反过来又对更大距离的有效力有重要影响，与基于原始模型的预测相比，有效力大大减少。当这些力是排斥性的，长距离行为可以描述一个有效的汤川对潜在的溶剂重整化电荷。作为胶体体积分数和添加的盐浓度的函数，这种溶剂重整化电荷的行为定性类似于通过泊松-玻尔兹曼细胞模型，但有定量的差异。另一方面，对于二价抗衡离子和纳米尺寸的胶体，水合作用可能导致相互吸引的过屏蔽胶体，而原始模型产生排斥力。所有这些新的影响可以通过溶剂平均原始模型（SPM），这是从完整的模型，通过整合出的溶剂自由度。SPM用于访问较大的胶体颗粒，而无需明确模拟溶剂。
2000-08-27 cond-mat.soft
Computational Steering of Cluster Formation in Brownian Suspensions
我们模拟了模型胶体粒子通过DLVO（Derjaguin，Landau，Vervey，Overbeek）势相互作用的团簇形成。相互作用势可以与实验条件有关，实验条件由pH值、盐浓度和悬浮在水中的固体颗粒的体积分数定义。该体系在不同条件下表现出不同的结构性质，包括团簇形成、玻璃状排斥结构或液体悬浮体。由于许多模拟需要探索整个参数空间，当调查的性能取决于实验条件的悬挂，我们已经开发了一个转向的方法来控制运行模拟和检测有趣的过渡从一个区域中的配置空间到另一个。几个例子的情况下，说明了由于物理约束的指导方法的优点和其适用性的限制。
2008-01-14 cond-mat.soft
Aging in a Laponite colloidal suspension: A Brownian dynamics simulation study
我们报告布朗动力学模拟的平衡动力学（老化）在一个胶体悬浮液组成的刚性带电磁盘，一个可能的模型Laponite，合成粘土深入研究，在过去的几年中，通过各种实验技术。在以往的数值研究，主要集中在静态结构和平衡动力学的差异，我们探讨了平衡老化动力学。我们分析了波矢量和等待时间的动态依赖性，专注于单粒子和集体密度波动（中间散射函数），均方位移和旋转动力学。我们的研究结果证实了这类胶体悬浮液的非平衡动力学行为的复杂性，并表明由排斥Yukawa势驱动的逮捕无序状态，即，在该模型中可以观察到维格纳玻璃。
2006-07-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft
Discontinuous shear thickening of dense suspensions under confining pressure
我们使用二维数值模拟研究稠密悬浮液的非布朗硬颗粒使用临界负荷模型（CLM）在恒定的围压。这个简单的模型显示了不连续的剪切增稠（DST），因为切向力在剪切应力增加时被激活。通过参数化一个简单的二元系统的摩擦和非摩擦颗粒的不同比例，我们表明，堵塞包装分数，在粘度发散，控制摩擦接触的分数。因此，稠密悬浮液的粘度可以表示为摩擦接触分数以及固体颗粒的堆积分数的函数。此外，我们表明，摩擦接触的分数和两个控制参数（围压下）之间存在一个简单的关系：粘性数J和排斥力和围压之间的比率。在围压下的粘度曲线被发现依赖于剪切协议，与产生负的动态压缩性的可能性。
2017-01-24 cond-mat.soft
Generalization of Clausius-Mossotti approximation in application to short-time transport properties of suspensions
1983年，Felderhof、Ford和Cohen对非极性电介质介电常数的著名的Clausius-Mossotti公式作了微观解释。他们的考虑基于介电常数的团簇膨胀，这将这种宏观性质与系统的微观特征联系起来。在这篇文章中，我们分析了Felderhof，Ford和Cohen的集群扩展通过执行其重正化（重整化）。我们的分析导致了环展开的宏观系统的特点，这是一种表达替代集团展开。利用团簇展开和环展开结构的相似性，我们推广（重整化）Clausius-Mossotti近似。我们应用我们的重整化Clausius-Mossotti近似的悬浮液的短时输运性质的情况下，计算的有效粘度和流体动力学函数的平移自扩散和集体扩散系数。我们进行计算的单分散硬球悬浮液在平衡与体积分数高达45%。为了评估重整化的克劳修斯-莫索蒂近似，将其与数值模拟和Beenakker-Mazur方法进行了比较。对于低于$ ϕ\approx 30\% $的体积分数（除了流体力学函数中的小范围波矢量），我们的重整化Clausius-Mossotti近似的结果导致与Beenakker-Mazur方法相当或更小的误差（相对于数值模拟）。对于高于$ϕ\approx 30 \%$的体积分数，Beenakker-Mazur方法在大多数情况下给出比重整化Clausius-Mossotti近似更低的误差。
2015-09-29 cond-mat.soft
Crystallization and order-disorder transition of colloidal particles in a drying suspension: a phase field crystal approach
利用相场晶体模型，我们研究了一滴胶体悬浮液在溶剂蒸发过程中的结构和动力学。我们模拟一个实验系统，其中接触线钉扎的滴在基板上是不存在的。在这种精心控制的条件下，液滴的蒸发产生有序或无序排列的胶体残留物，这取决于溶质的初始平均密度和干燥速率。在密度-干燥速率平面上，我们得到了一个非平衡相界，显示了单组分和二元胶体颗粒混合物的非晶相和晶相。当单组分胶体在二维三角晶格中有序排列时，相互排斥颗粒的对称二元混合物在三个子晶格中有序排列，其中三角晶格的两个子晶格被两种颗粒占据，第三个子晶格空置。
2012-09-05 cond-mat.soft
Tunable shear thickening in active frictional non-Brownian suspensions
School of Engineering, University of Edinburgh（爱丁堡大学工程学院）；Department of Physics, Indian Institute of Science Education and Research Pune（印度科学教育研究所浦那分校物理系）
研究通过活性颗粒自推进调控悬浮液剪切增稠行为，揭示了活性对流变学的增强作用及无量纲应力参数的调节作用。
2026-10-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Local phase transitions in driven colloidal suspensions
利用动力学密度泛函理论和布朗动力学模拟，研究了在接近双结点液体侧的热力学状态点处，示踪粒子对胶体悬浮液密度分布的影响.在散装系统中，我们发现，一个局部区域的胶体贫相，一个“空化泡”，后面的移动示踪剂的形式。空化气泡的程度作为示踪剂的大小和速度的函数进行了研究。限制边界的加入使我们能够研究在衬底和在粒子表面的局部相不稳定性之间的相互作用。当基板和示踪剂相互排斥的胶体，我们观察到基板和示踪剂之间形成的胶体贫桥。当剪切流平行于基底施加时，桥变得扭曲，并且在足够高的剪切速率下，从基底断开以形成空化泡。
2017-11-30 cond-mat.soft
Crystallization in a sheared colloidal suspension
本文数值研究了简单剪切流驱动下排斥性胶体颗粒过饱和悬浮液的结晶过程。剪切流对结晶的影响是双重的：当它抑制初始成核时，一旦形成足够大的临界核，其生长被剪切流增强。结合这两种效果意味着一个最佳的应变速率，在该应变速率下，总的结晶速率具有最大值。为了深入了解潜在的机制，我们采用了离散状态模型来描述单个粒子周围的局部结构配置之间的转换。我们观察到这些过渡和结晶的整体进展之间的时间尺度分离允许一个有效的马尔可夫描述。通过使用这个模型，我们证明了成核的抑制是由于预结构化液体的抑制。
2013-03-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Interplay of anisotropy in shape and interactions in charged platelet suspensions
受带电胶体薄片有趣的相行为的启发，我们通过蒙特卡罗模拟研究了带电排斥圆盘的结构和动力学。考虑到静电相互作用，通过一个有效的两体势，得到内的非线性泊松-玻尔兹曼形式主义，它具有各向异性屏蔽库仑势的形式。最近，我们表明，原来的固有各向异性的静电势在竞争中排除体积效应导致丰富的相行为，不仅包括各种液体结晶相，但也预测存在的新结构组成的交替向列-反向列片。在这里，我们研究的结构和动力学签名的每一个观察到的结构的平移和旋转自由度。最后，我们讨论了有效电荷值的影响，我们的结果与实验结果的收费血小板悬浮液。
2014-07-18 cond-mat.soft
Effect of Particle Shape and Charge on Bulk Rheology of Nanoparticle Suspensions
采用分子动力学模拟研究了等质量不同形状纳米颗粒悬浮液的流变性。的平衡结构和施加剪切的响应进行了分析，用于带电和不带电的纳米粒子的显式溶剂中的球，棒，板和千斤顶的悬浮液。对于研究的体积分数，？$ϕ_{vf}=0.075$，不带电的系统都在其各向同性相和粘度是只有弱依赖于形状的球体，杆，板，而千斤顶的粘度是一个数量级大于其他三种形状。电荷的引入增加了所有四种纳米颗粒形状的粘度，其中棒和板的增加最大。颗粒之间排斥电荷的存在降低了可以通过颗粒重定向实现的应力降低的量。
2010-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Free expansion of attractive and repulsive Bose-Einstein condensed vortex states
利用含时Gross-Pitaevskii方程的数值解，研究了轴对称势阱中形成的吸引和排斥玻色-爱因斯坦凝聚涡旋态的自由膨胀.在排斥凝聚体中，涡核半径远小于径向均方根（rms）半径，这使得涡核的实验观察变得困难。相反的是，在一个有吸引力的凝聚体，这使得它成为一个更好的候选人进行实验观察。此外，在所有情况下，涡核半径与径向均方根半径的比率随着涡的角动量的增加而增加。这使得具有更高角动量的涡旋态更适合于实验确认。
2001-09-11 cond-mat.soft
Competing chemical and hydrodynamic interactions in autophoretic colloidal suspensions
在自泳胶体的表面，滑移速度产生于局部化学梯度，这是粒子构型和活性的多体函数。对于快速的化学扩散，加上滑移诱导的流体动力学相互作用，我们推导出胶体之间的化学流体动力学力和扭矩。在无滑动壁附近，力可以表示为非平衡势的梯度，通过调节活动的类型，可以从排斥力变为吸引力。当这个潜在的障碍，我们发现逮捕相分离的平均集群大小设置由竞争的化学和流体动力。这些反过来控制的单极和偶极贡献的活性化学表面通量。
2019-06-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Effect of polydispersity and soft interactions on the nematic vs. smectic phase stability in platelet suspensions
我们从理论上讨论，使用密度泛函理论，相稳定性的悬浮液中的相同厚度，但具有高的多分散性的直径的血小板，并研究多分散性对这种稳定性的影响。假设血小板像硬物体一样相互作用，但也考虑了额外的软吸引力和排斥力相互作用，这意味着代表耗尽相互作用的效果。的纵横比（直径与厚度）被认为是非常高的，以模拟最近实验探索的矿物血小板的解决方案。在这一制度的取向有序度很高，因此，模型血小板可以被视为完全平行，并通过一个基本的措施理论进行分析。我们的重点是在双晶相与近晶相的相互作用，因为高度的直径多分散性抑制了柱状相的形成。当相互作用是纯粹的硬，该理论预测一个连续的向列相到近晶相的过渡，无论直径多分散性的程度。然而，多分散性增强了近晶相相对于非晶相的稳定性。预测的情况下，一个额外的软相互作用被添加使用平均场微扰理论。在单组分流体的情况下，对于排斥力，过渡保持连续，并且近晶相随着相互作用的范围减小而变得更加稳定。相反的行为相对于范围内观察到的吸引力，事实上，过渡成为一阶低于三临界点。此外，对于吸引相互作用，出现了非均匀分层，并有一个相关的临界点。当引入片晶多分散性时，三临界温度偏移到非常高的值。
2011-02-09 cond-mat.soft
Microscopic theory for the phase separation of self-propelled repulsive disks
最近的实验胶体悬浮液的动机，我们研究分析和数值模拟的微观模型缺乏对齐相互作用的自推进粒子。在这个模型中，即使是纯粹的排斥相互作用，导致相分离的动力学不稳定性已被报道。从多体Smoluchowski方程出发，我们发展了一种基于新的封闭格式的平均场描述，并推导出有效的流体动力学方程。我们表明，微观起源的不稳定性是一个力的不平衡，由于各向异性对分布导致自陷。相图可以用两个量来理解：最小驱动力和力不平衡。在足够高的推进速度下，会有一个重新进入无序流体的入口。
2013-07-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dense Suspension Splat: Monolayer Spreading and Hole Formation After Impact
我们使用实验和最小的数值模型来研究对光滑的固体表面的致密悬浮液滴的影响所形成的快速膨胀的单层。膨胀产生了由无颗粒区域分隔的颗粒簇的花边状图案。空间不均匀性的扩展和发展都受颗粒惯性的支配，因此对表面润湿、毛细作用和粘性阻力的细节是鲁棒的和不敏感的。
2014-02-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
The effect of geometrical confinement on the interaction between charged colloidal suspensions
利用计算机模拟描述不对称电解质的原始模型，研究了两个平面带电壁之间的带电胶体粒子之间的有效相互作用。详细地，我们计算了作用在单个宏离子和在存在狭缝状约束的宏离子对上的有效力。对于中等库仑耦合，我们发现，这种力是排斥。然而，在强耦合条件下，力的符号取决于到板的距离和粒子间的距离。特别是，颗粒板相互作用变得强烈的吸引力小的距离，这可以解释在最近的实验中观察到的板附近的胶体晶体层的发生。
1999-04-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Bidisperse and polydisperse suspension rheology at large solid fraction
在相同的固相体积分数下，双分散和多分散悬浮液的粘度较低，法向应力响应较弱。与粒度分布相关的粘度降低可以通过最大可流动或堵塞固体分数$ϕ_m$的增加来解释。在这项工作中，稠密的悬浮液在强剪切下模拟，其中热运动和排斥力可以忽略不计，但我们允许颗粒接触与轻微的摩擦相互作用，颗粒间的摩擦系数为$μ = 0.2$。方面的双分散悬浮液流变学首先重新建立，该方法再现既定的趋势;研究的双分散悬浮液的大小比的$δ= 2$到4表明，在粘度的最小值发生$ζ$略高于0.5，其中$ζ= ϕ_l/ϕ$是由大颗粒占据的总固体体积的分数。简单的剪切流的多分散悬浮液截断正常和对数正态分布的尺寸分布，和双分散悬浮液，这是统计上等同于这些多分散的情况下，三阶矩的尺寸分布，模拟和提取的流变学。先前的工作表明，这样的分布与等效的低阶矩有类似的$ϕ_m$，和正常的，对数正态和双分散的情况下的流变行为被证明是在很宽的范围内的颗粒尺寸的标准偏差，与标准的相关性，这是功能上依赖于$ϕ/ϕ_m$提供良好的协议与模拟中发现的流变学。双分散和多分散悬浮液之间粘度和法向应力响应的密切一致性表明了非胶体悬浮液中最大填充分数的控制作用
2017-11-10 cond-mat.soft
Effective Interactions in Active Brownian Suspensions
活性胶体表现出持续的运动，这可能导致运动诱导相分离（MIPS）。然而，目前还没有微观理论来解释这种现象。我们报告的第一原理理论，自由的拟合参数，活性球形胶体，这表明明确如何有效的多体相互作用潜力产生的活动，以及如何这可以合理MIPS。对于一个被动排斥系统的理论预测相分离和对的相关性与模拟定量一致。对于一个有吸引力的系统的理论表明，相分离成为抑制适度的活动，与最近的实验和模拟一致，并建议在高活性的重入团簇形成的机制。
2015-04-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Particle contact dynamics as the origin for non-integer power expansion rheology in attractive suspension networks
我们表明，赫兹粒子接触的潜在原因，尚未解释的非整数幂律在弱非线性流变学。在中等振幅振荡剪切（MAOS）区域中，首阶非线性剪切应力（$σ_\mathrm{3} \sim γ_\mathrm{0}^{m_\mathrm{3}}$，$m_\mathrm{3}=3$）的立方标度是标准期望。扩展Natalia等人的工作[J. Rheol. 64 625-635（2020）]，我们报告了一个广泛的数据集的非立方，非整数幂律缩放$m_\mathrm{3}$颗粒悬浮液在两个不混溶的流体与毛细吸引力的相互作用，称为毛细悬浮液。在这里，我们发现不同的幂律指数的存储和损耗模量和这些非整数缩放发生在每个二次流体浓度为两个不同的接触角。这些令人信服的结果表明，非整数标度相关的毛细悬浮液的微观结构。我们表明，第三谐波弹性应力缩放$m_\mathrm{3,elastic}$的大小源自赫兹类接触结合吸引力的毛细作用力。相关的第三谐波粘性应力缩放$m_\mathrm{3,viscous}$，发现与粘合剂控制的摩擦。这些意见，进行了广泛的组合物，可以帮助解释以前的报告，涉及颗粒接触的材料的非整数缩放，并提供了一个新的机会，使用可变的幂律指数的MAOS流变学揭示的物理颗粒债券和摩擦的流变响应下，而不是在非常高的剪切速率低变形。
2021-11-12 cond-mat.soft
The influence of surface roughness on the adhesive interactions and phase behavior of suspensions of calcite nanoparticles
我们研究了纳米颗粒粗糙度对碳酸钙纳米颗粒模型中悬浮液相行为的影响。我们使用的Derjaguin方法，结合粗糙度的影响和纳米粒子之间的相互作用建模与DLVO力和水合力的组合，分别使用实验数据和原子分子动力学模拟。粗糙度效应，如矿物表面出现的原子台阶或阶地，导致非常不同的有效纳米颗粒间电位。使用随机Langevin动力学计算机模拟和有效的粒子间相互作用，我们证明，相对较小的变化，在颗粒的粗糙度修改显着的悬浮液的稳定性。我们建议，相行为的粗糙度的敏感性连接到短的长度尺度的粘附吸引力所产生的有序的水层之间的方解石表面。具有光滑表面的颗粒具有很强的粘附力，并形成凝胶分形结构，而小的表面粗糙度，在矿物表面的原子台阶的顺序，稳定悬浮液。我们相信，我们的工作有助于合理化最近使用纳米粒子或扩展表面获得的对比实验结果，分别为粘合剂或排斥相互作用的存在提供支持。我们进一步使用我们的模型来分析粗糙度，pH值和离子浓度对悬浮液的相行为的协同效应，与最近的实验使用碳酸钙纳米粒子连接。
2020-05-10 cond-mat.soft
Tuning effective interactions close to the critical point in colloidal suspensions
我们报告了一个数值调查的两个胶体浸泡在一个临界溶剂，目的是量化的有效胶体-胶体相互作用的潜力。通过打开胶体和溶剂颗粒之间的吸引力，我们遵循从接近胶体的溶剂密度从小于体积的值变化到大于体积的值的情况的演变。因此，我们有效地实现了所谓的$(+,+)$和$(-,-)$的边界条件定义的场论方法集中在描述临界卡西米尔力。我们发现，在大距离的有效电位呈指数衰减，与体临界相关长度兼容的特征衰减长度，与理论预测完全一致。我们还研究了$(+,-)$边界条件的情况下，有效势成为排斥。我们的研究提供了一个指导的相互作用势，可以利用它来控制胶体系统的稳定性的设计。
2012-09-11 cond-mat.soft
Dynamics of magnetic nanoparticle suspensions
我们研究了磁性纳米颗粒悬浮液的动力学。它们的弛豫时间是强烈的尺寸依赖性。主要的弛豫模式也由颗粒的尺寸决定。结果，由于样品中的多分散性，动力学大大改变。我们研究了多分散性对响应函数的影响。当表征多分散性的参数变化时，这些表现出显著的变化。我们还提供了一个程序来提取的粒度分布在多分散样品中使用科尔-科尔图。此外，吸引相互作用的存在导致颗粒聚集，从而形成簇。排斥相互作用和热无序不仅阻碍了聚集，而且还引入了从团簇中去除颗粒或“破碎”的可能性。聚集和碎片化的竞争机制在稳态下产生簇大小的分布。我们试图了解集群的形成和它们的分布使用一个模型，将聚集和碎片化的现象。已获得感兴趣的量的标度形式。最后，我们比较我们的数值计算结果与实验数据。这些比较是令人满意的。
2012-08-20 cond-mat.soft
Delayed recovery in a dense suspension of core-shell attractive particles
本文研究了核壳吸引粒子稠密悬浮液的延迟恢复现象，发现其粘弹谱遵循幂律与时间-连通性叠加原理，非线性响应呈现延性到脆性转变，揭示了由粒子接触激活的随时间变化的相互作用势机制。
2024-10-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Effects of particle roughness on the rheology and structure of capillary suspensions
我们表明，颗粒粗糙度导致的数量，形状和毛细管悬浮液中的液体桥所产生的毛细管力的变化。我们通过静电吸附二氧化硅微粒上的尺寸在40 nm和250 nm之间的二氧化硅纳米颗粒来产生具有不同粗糙度的荧光标记的树莓状颗粒。粗糙的颗粒需要更多的液体来填充表面粗糙，然后才能形成摆动的桥，从而导致更小和更弱的桥。在调节有效桥体积的系统中，较高的颗粒粗糙度导致较少聚集的网络，与光滑颗粒网络相比，其对于匹配的储能模量显示出较高的屈服应变。这一发现表明，颗粒-颗粒摩擦接触也影响毛细悬浮液的强度。使用渐近非线性振荡流变学，我们证实了剪切应力响应中的第三谐波的非立方幂律缩放，这两个赫兹接触和毛细管桥连接的颗粒之间的摩擦的结果。我们表明，排斥赫兹接触参数$A$是敏感的液体桥强度和粗糙度出现转移的相对缩放的幂律指数从粘合剂控制的摩擦负载控制的摩擦。
2022-05-11 cond-mat.soft
Slow coarsening in jammed athermal soft particle suspensions
我们模拟了一个密集堵塞，无热的排斥性软粒子浸在溶剂中的组件。从一个初始条件对应于淬火从高温开始，我们发现非平凡的缓慢动力学驱动的逐步释放存储的弹性能量，与均方根粒子速度衰减为幂律的时间与分数指数。这种衰减是伴随着存在的组装内的空间局部化和时间上间歇性的“热点”的非仿射变形，连接由远程漩涡中的速度场，让人联想到当地的塑性事件和远程弹性传播，已被深入研究的剪切非晶材料。热点的图案逐渐变粗，热点的大小和分离随着时间的推移缓慢增长，和相关的速度相关长度增加的次线性幂律。然而，在一幅强烈间歇性动态的整体图景中，每个单独的点都只是短暂存在的。
2019-08-08 cond-mat.soft
Sedimentation of a suspension of paramagnetic particles in an external magnetic field
我们研究了在均匀的外部磁场存在下，在充满水的Hele-Shaw池中，初始包装的顺磁性颗粒的沉降。虽然磁化率的颗粒是小的，粒子-粒子诱导的磁相互作用是显着小于重力加速度相比，我们确实观察到一个可测量的减少的解压缩率作为所施加的磁场的幅度增加。虽然颗粒之间的诱导磁偶极-偶极相互作用可以是吸引的或排斥的，这取决于颗粒的相对排列，但我们的观察揭示了由于诱导的相互作用，初始颗粒包的凝聚力的有效整体增强，很可能促进初始颗粒包中的内部链力。另一方面，发现一旦颗粒在解压缩后分散，磁场对颗粒的影响保持边缘。
2019-05-10 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Continuum-statistical dynamics of colloidal suspensions under kinematic reversibility
International School Michel Lucius（米歇尔·卢修斯国际学校）
提出线性响应理论，通过洛伦兹互易定理在运动可逆性下的应用，建立胶体运动中昂萨格互易性的连续统力学起源，并推导出胶体扩散的所有非平衡贡献。
2026-05-31 cond-mat.soft
Effect of polydispersity, bimodality and aspect ratio on the phase behavior of colloidal platelet suspensions
我们使用一个基本的测量密度泛函的硬板状多分散颗粒，在限制取向近似，解释在最近的实验中研究的血小板胶体悬浮液的相行为。特别是，我们专注于我们的注意力的行为的总包装分数的混合物，$η$，在该地区的两相各向同性，双相共存的平均纵横比，多分散性和分数的总体积$γ$所占的双相。在我们的模型中，血小板在正方形截面中是多分散的，边长为$σ$，但具有恒定的厚度$L$（和纵横比$κ\equiv L/<σ><1$，其中$<σ>$为平均边长）。我们的理论和最近的实验之间的良好协议是通过映射到一个有效的，排除体积相互作用，但与较厚的颗粒（由于存在的长程排斥血小板之间的相互作用）的真实系统。形状和粒度的多分散性的影响已被考虑通过使用一个有效的均方差，取决于两个多分散性的大小分布函数。我们还表明，双峰的尺寸分布函数需要正确地描述巨大的两相共存的差距和非线性的功能$γ(η)$，这两个重要的功能，这些胶体悬浮液表现出。
2012-09-27 cond-mat.soft
Diverging viscosity and soft granular rheology in non-Brownian suspensions
我们使用大规模的计算机模拟和有限尺寸标度分析来研究无摩擦非布朗粒子的稠密三维悬浮液在堵塞过渡附近的剪切流变学。我们进行模拟软排斥粒子在恒定的剪切速率，恒定的压力，和有限的系统尺寸，并仔细研究大系统尺寸和无限硬粒子排斥的渐近极限。将先前的分析扩展了两个数量级，我们首先研究了硬颗粒极限下剪切粘性的渐近行为。我们确认其渐近幂律发散的干扰过渡，但表明，精确确定的临界密度和临界指数是困难的，由于粘度的“多尺度”行为。此外，有限尺寸标度分析表明，这种分歧是伴随着一个不断增长的相关长度尺度，这也分歧代数。然后，我们研究了软排斥的效果，并提出了一个自然延伸的标准颗粒流变学，以考虑柔软度的影响，我们从模拟验证。接近堵塞过渡，这种“软颗粒流变学”提供了一个详细的描述软颗粒的非线性流变学，这不同于早期的经验缩放形式。
2015-04-03 cond-mat.soft
Effects of Flow on Measurements of Interactions in Colloidal Suspensions
胶体颗粒的相互作用的流体动力学机制被认为是。该机制基于Grier等人[1-6]在测量期间实验细胞中存在微小背景流的假设。平凡（剪切流）和非平凡（通过粘性流体的力传播）的影响被考虑为两个胶体粒子附近的边界的溶剂壁。径向（吸引或排斥）力和极性扭矩的表达式。给出了产生所观测到的引力强度所需的流量的定量估计，并考虑了其它必要条件。得出结论：所提出的机制很可能不是格里尔等人实验中观察到的吸引力相互作用的原因;然而，它可能适用于其他实验实现，并且在进行高灵敏度的胶体测量时应记住。由于这种机制的相互作用的几个显着特点被确定。
2002-04-29 cond-mat.soft
Dynamics of driven granular suspensions
我们提出了一个简单的模型，悬浮液中的粒状颗粒的动力学是适合的事件驱动算法，允许模拟$N=\mathcal{O}(10^6)$粒子或更多。作为第一种应用，我们考虑通过向上的液体流流化的致密颗粒填料，即流化床。在定常状态下，当所有的力平衡时，我们总是观察到一个定义明确的界面，其宽度近似与填充分数无关。我们还研究了膨胀和沉降的动力学后，流量突然变化引起的变化，在固定的包装分数和确定的时间尺度达到一个稳定的状态。
2014-06-16 cond-mat.soft
Nucleation pathway and kinetics of phase-separating active Brownian particles
纯粹排斥但自推进的布朗粒子的悬浮液可能会经历相分离，这种现象非常类似于具有吸引力的被动粒子的相分离。在这里，我们采用计算机模拟研究成核动力学和微观途径积极的布朗磁盘时，淬火从均匀悬浮液的推进速度超越双结点在两个维度。我们发现相同的定性行为的成核率作为密度的函数作为被动悬浮液进行液-气分离，这表明一个有效的自由能的情况下，也延伸到相分离的动力学。我们研究的过渡更详细地通过一个committor分析，并发现，过渡态最好的描述由集群的大小和径向极化的粒子在集群中的组合。
2016-02-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Numerical methods for unraveling inter-particle potentials in colloidal suspensions: A comparative study for two-dimensional suspensions
本文比较IBI、TPI和ActiveNet三种无模型数值方法在二维胶体悬浮液中由结构数据反演相互作用势能的适用性，并结合模型与显微实验数据给出选择依据。
2025-03-16 cond-mat.soft
Hierarchical organization of chiral rafts in colloidal membranes
液-液相分离普遍存在于纳米颗粒、蛋白质和胶体的悬浮液中。除了少数显著的例外，在散装悬浮液中的表面张力最小化的液滴连续聚结，尺寸无限制地增加，直到实现宏观尺度的相分离。相比之下，胶体、纳米颗粒或蛋白质局限于界面、表面或膜的相行为要复杂得多。夹杂物扭曲了局部界面结构，导致与各向同性溶剂介导的充分研究的相互作用根本不同的相互作用。在这里，我们研究液-液相分离单层膜组成的不同手性胶体棒。我们证明了胶体筏是一个普遍存在的二元胶体膜的功能。我们测量筏自由能景观可视化其组装动力学。随后，我们量化排斥筏筏相互作用，并将它们直接成像筏引起的膜扭曲，表明粒子手性在这种微相分离中起着关键作用。在高密度下，筏组装成簇晶体，不断与背景水库交换单体棒，以保持自限的大小。最后，我们证明了筏可以形成键组装成更高阶的超结构。我们的工作表明，膜介导的液-液相分离可以从根本上不同于大量液体的良好表征的行为。它概述了一个强大的膜为基础的途径组装单分散液团簇，这是补充现有的方法发生在散装悬浮液。最后，它揭示了手性夹杂物在膜获得长程排斥相互作用，这可能会发挥作用，在稳定组装的有限大小。
2014-09-09 cond-mat.soft
The zero-temperature phase diagram of soft-repulsive particle fluids
与软排斥组分的有效对相互作用是聚合物溶液和胶体悬浮液的一个众所周知的特征，但它们也提供了解释简单元素的高压行为的关键。我们已经计算了零温度相图的四个不同的模型势与不同程度的核心软。在回顾的晶体结构中，也有一些非布拉维晶格，从实际系统中观察到的晶格中选择。这些晶体中的一些确实被发现对于所选择的电势是稳定的。我们认识到一个明显的普遍趋势无限的潜力，从高到低协调的晶体相，并返回后增加的压力。相反，有界排斥可能导致具有压缩的紧凑结构的间歇性出现，并且最终不会在特定相中稳定下来。在这两种情况下，流体相在中间压力下反复重新进入，正如固体的细胞理论处理所建议的那样。这些发现是相关的软物质一般，但他们也提供了新的见解的机制，对固体多晶型元素物质。
2009-05-08 cond-mat.soft
